大強度陽子加速器を用いた高調波空洞によるビーム平坦化の研究

2005 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 17540277
• 研究機関: 独立行政法人日本原子力研究開発機構
• 研究代表者: 入江 吉郎 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 量子ビーム応用研究部門, 研究主席 (00124173)
• 研究分担者: 大木 俊征 大阪大学, 大学院・理学研究科, 助手 (60415049) ; 高木 昭 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 加速器研究施設, 講師 (10100819) ; 福本 貞義 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 加速器研究施設, 名誉教授 (90029637) ; 吉井 正人 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 大強度陽子加速器計画推進部, 助教授 (00200931) ; 山本 昌亘 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 量子ビーム応用研究部門, 研究員 (30354749)
• キーワード: 大強度陽子加速器 / 第2高潮波空洞 / ビーム平坦化 / ビーム負荷 / 低出力インピーダンス

研究概要

大強度陽子加速器において空間電荷力によるビーム不安定性を克服するには、ビームが縦方向に一様な形状を持つように整形することが不可欠である。このような整形装置は第2高調波空洞と呼ばれ、その開発研究を、日本(日本原子力研究開発機構、高エネルギー加速器研究機構)、英国(ラザフォードアプルトン研究所、RAL)及び米国(アルゴンヌ研究所)が共同で行ってきた。その結果、出力インピーダンスが非常に小さい高周波加速装置を完成した。出力インピーダンスが小さいことは、波形整形に必要な高精度の位相制御がビーム負荷に影響されること無く達成できるメリットを有する。
RALには世界最高のパルス中性子源であるISISシンクロトロンがある。このシンクロトロンを使ったビーム試験の前段階として、オフビームによる高電圧発生試験を平成17年8月に行った。ISISセカンドハーモニック空洞の仕様である高周波電圧の周波数2.6〜6.2MHz(メガヘルツ)の間を50Hzで掃印し、得られた高周波電圧は、入射時のビーム平坦化研究を行うに必要な電圧(加速ギャップ当り6KV(ピーク値))を遥かに超える12KV(ピーク値)が安定に出力できた。今回の実験をもってビーム平坦化研究を行う為の準備はほぼ完了したことになる。
しかし、RALでは最近になってニュートリノファクトリに関する実験計画(Muon Ionization Cooling Experiment、MICEプロジェクト)が緊急に具体化し、その実験場所として本装置が設置されている実験室が当てられることになった。この為、本装置は移設を余儀なくされ、平成18年度中にこの移設作業を行うことになった。それに伴い、ISISシンクロトロンを用いたビーム試験は平成19年度以降に行う。

研究成果

• [雑誌論文] Cascaded Integrator Comb Filters with Smoothly Varying Coefficients for Reduced Delay in Synchrotron Feedback Loops (2005)
  • 著者名/発表者名: A.Schnase, M.Nomura, F.Tamura, M.Yamamoto, S.Anami, E.Ezura, K.Hara, C.Ohmori, A.Takagi, M.Yoshii
  • 雑誌名: Physical Review Special Topics-Accelerators and Beams 8・122001 ページ: 1-19
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Dual Harmonic Operation with Broadband MA Cavities in J-PARC RCS (2005)
  • 著者名/発表者名: M.Yamamoto, M.Nomoura, A.Schnase, F.Tamura, S.Anami, E.Ezura, K.Hara, Y.Hashimoto, C.Ohmori, A.Takagi, M.Yoshii
  • 雑誌名: Proc.of Particle Accelerator Conference 2005 ページ: 931-933